DE10109515B4

DE10109515B4 - Diaphragm brake cylinder

Info

Publication number: DE10109515B4
Application number: DE10109515A
Authority: DE
Inventors: Alf Siebke
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: DE10109515A1

Abstract

Membran-Bremszylinder (1; 100; 200) für Kraftfahrzeuge mit einem druckseitigen Gehäuseteil (3; 103; 203; 403) und einem druckabgewandten Gehäuseteil (2; 102; 202; 402) sowie einer dazwischen angeordneten Membran (4; 104; 204; 304), die den Innenraum des Bremszylinders in zwei gegeneinander abgedichtete Räume teilt, wobei ein umfangsseitiger Rand (41; 241; 341) der Membran zwischen dem druckseitigen und dem druckabgewandten Gehäuseteil eingeklemmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der druckabgewandte Gehäuseteil (2; 102; 202; 402) und der druckseitige Gehäuseteil (3; 103; 203; 403) teilweise axial übergreifen, und dass eine Dichtabschnitt (42; 242; 342) der Membran (4; 104; 204; 304) vom Rand (41; 241; 341) beabstandet und im axial übergreifende Bereich der Gehäuseteile angeordnet ist.Diaphragm brake cylinder (1, 100, 200) for Motor vehicles with a pressure-side housing part (3; 103; 203; 403) and a pressure-averted housing part (2; 102; 202; 402) and a membrane (4; 104; 204; 304), which is the interior of the brake cylinder in two against each other sealed rooms dividing, wherein a peripheral edge (41; 241; 341) of the membrane between the pressure-side and the pressure-facing housing part is trapped, characterized in that the pressure-averted Housing part (2; 102; 202; 402) and the pressure-side housing part (3; 103; 203; 403) partially overlap axially, and in that a sealing portion (42; 242; 342) of the membrane (4; 104; 204; 304) from the edge (41; 241; 341) spaced and in the axially overlapping Area of the housing parts is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Membran-Bremszylinder für Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mit einem druckseitigen Gehäuseteil und einem druckabgewandten Gehäuseteil sowie einer dazwischen angeordneten Membran, die den Innenraum des Bremszylinders in zwei gegeneinander abgedichtete Räume teilt, wobei ein umfangsseitiger Rand der Membran zwischen dem druckseitigen und dem druckabgewandten Gehäuseteil eingeklemmt ist.The The invention relates to a diaphragm brake cylinder for motor vehicles, in particular Commercial vehicles, with a pressure-side housing part and a pressure-averted housing part and a membrane disposed therebetween, which the interior of the Dividing the brake cylinder into two mutually sealed rooms, wherein a peripheral edge of the membrane between the pressure side and the pressure-facing housing part is trapped.

Derartige Membran-Bremszylinder werden häufig in Druckluftbremsanlagen für Nutzfahrzeuge angewendet, wobei sie als Aktuatoren für eine Betriebsbremse an sich oder in Kombination mit einem eventuell ebenfalls als Membran-Bremszylinder ausgebildeten Federspeicherbremszylinder, das heißt in einem sogenannten Kombizylinder, eingesetzt werden. Hierbei sind der druckseitige und druckabgewandte Gehäuseteil in der Regel mittels einem umfangsseitig angeordneten Spannband miteinander verbunden, wobei der Rand der Membran an der Stoßfuge zwischen den Gehäuseteilen eingeklemmt wird. Derartige Bauweisen sind beispielsweise aus der GB 2 261 471 A und der EP 0 315 46 B1 bekannt. Diese Bauart hat sich in erster Linie wegen der robusten Ausführung und der kostengünstigen Herstellung gegenüber Kolbenbremszylindern mit gleitendem Dichtelement durchgesetzt.Such diaphragm brake cylinders are often used in compressed air brake systems for commercial vehicles, being used as actuators for a service brake itself or in combination with a possibly also designed as a diaphragm brake cylinder spring brake cylinder, that is, in a so-called combination cylinder. Here, the pressure-side and pressure-facing housing part are usually connected to each other by means of a circumferentially arranged clamping band, wherein the edge of the membrane is clamped to the butt joint between the housing parts. Such constructions are known for example from GB 2 261 471 A and the EP 0 315 46 B1 known. This design has prevailed primarily due to the robust design and cost-effective production over piston brake cylinders with sliding sealing element.

Konstruktiv ist den genannten Membran-Bremszylindern gemein, daß in der Regel eine elastomere, gewebeverstärkte Membran zur Abdichtung des Betriebsbremsdruckraumes und zur Übertragung der pneumatischen Druckkraft auf den Betriebsbremskolben eingesetzt wird. Hierbei haben jedoch Erfahrungen aus dem praktischen Betriebseinsatz gezeigt, daß vor allem mit den gestiegenen Betriebs- und Prüfdrücken moderner Druckluftbremsanlagen zunehmend Dichtheitsprobleme in der Einspannzone der Membran auftreten. Eine genaue Untersuchung der Ursachen hierfür im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat dabei die folgenden Problembereiche aufgezeigt:
So kommt es vor, daß die Membran im Montageablauf unzureichend zentriert wird. Dies kann der Fall sein, wenn z.B. die konischen Anlageflächen der Gehäuseteile sowie die Kontaktflächen der zwischen diesen angeordneten Membran mehr oder weniger stark bezüglich ihrer Symmetrie dezentriert sind, bevor die Verspannung der Bauteile erfolgt, oder sie dezentriert werden, wenn während der Verspannoperation eine radiale Verschiebung der Bauteile gegeneinander auftritt. Dies tritt insbesondere bei manuellen Fertigungsabläufen häufig auf. Dabei führt dies zu einer nicht konstanten Verpressung des Membranwulstes über den Umfang und begünstigt Leckagen an Stellen mit reduzierter Verpressung.A design feature of the diaphragm brake cylinders in question is that as a rule an elastomeric, fabric-reinforced membrane is used to seal the service brake pressure chamber and to transmit the pneumatic pressure force to the service brake piston. Here, however, experience from practical operational use have shown that, especially with the increased operating and test pressures of modern compressed air brake systems increasingly leakage problems occur in the clamping zone of the membrane. A detailed investigation of the causes thereof in the context of the present invention has revealed the following problem areas:
So it happens that the membrane is insufficiently centered in the assembly process. This may be the case, for example, if the conical contact surfaces of the housing parts and the contact surfaces of the membrane arranged between them are decentered more or less with respect to their symmetry before the stressing of the components, or they are decentered, if during the Verspannoperation a radial displacement the components against each other occurs. This is especially common in manual manufacturing operations. This leads to a non-constant compression of the membrane bead over the circumference and favors leaks in places with reduced compression.

Weiter ist zu berücksichtigen, daß die Membran und die Gehäuseteile üblicherweise durch ein Spannband miteinander verbunden werden. Dieses hat prinzipbedingt mindestens eine und in einigen Fällen zwei Schloßbereiche, an denen die Spannbandenden mittels eines Spannelements, wie z.B. einer Schraube und Mutter, verbunden sind. In diesen Schloßbereichen sind die entsprechenden Zonen des Membranwulstes in radialer Richtung nicht abgestützt, was in den übrigen Bereichen am Umfang durch den Spannbandrücken gewährleistet ist. Beim Anziehen des Spannbandes erzeugen die konischen Spannflächen der beteiligten Komponenten eine axiale Verpressung des Membranwulstes. Dabei bewirken die gleichermaßen konisch geformten Anlageflächen der beiden Gehäuseteile und der Membran während des Spannvorganges eine radiale Verdrehung des elastomeren Werkstoffs des Membranwulstes in der Art, daß er in den nicht abgestützten Bereichen aus der Einspannzone heraus wandert. Das somit zungenartig ausgetriebene Materialvolumen des Membranwulstes fehlt jedoch im Einspannbereich und nimmt dementsprechend nicht am notwendigen Aufbau einer höheren elastischen Spannung im Membranwulst teil. Dadurch wird im Bereich des Spannbandschlosses ein örtlicher Verspannungsverlust im Membranwulst hervorgerufen der bei Beaufschlagung mit Druckluft zu einer Leckage führen kann.Further is taken into account, that the Diaphragm and the housing parts usually be connected by a strap. This has principle at least one and in some cases two lock areas, at which the tension band ends by means of a tensioning element, such. a screw and nut, are connected. In these castle areas are the corresponding zones of Membranwulstes in the radial direction unsupported, what in the rest Ensured areas on the circumference by the tension band back. While dressing of the clamping band produce the conical clamping surfaces of the components involved an axial compression of the membrane bead. The effect is equally conical shaped contact surfaces the two housing parts and the membrane during the tensioning process, a radial rotation of the elastomeric material the Membranwulstes in the way that it is in the unsupported areas moves out of the clamping zone. The thus tongue-like expelled Material volume of Membranwulstes missing in the clamping area and Accordingly, it does not take on the necessary structure of a higher elastic Tension in the membrane bead part. This will be in the range of the strap lock a local one Strain loss in Membranwulst caused when exposed with compressed air can lead to leakage.

Ferner hat sich gezeigt, daß die aus Gründen der Funktion erforderlichen elastomeren Werkstoffe für die Membranen die Eigenschaft aufweisen, auf konstante mechanische Beanspruchung mit Fließvorgängen im Material zu reagieren. Diese Fließvorgänge können über längere Zeit stattfinden und enden im wesentlichen erst dann, wenn sich ein dauerhaftes Spannungsgleichgewicht eingestellt hat. Im Falle eines Membranaktuators macht sich das besonders durch einen Verlust der bei der Gerätemontage aufgebrachten Vorspannung des Membranwulstes bemerkbar. Dieser Vorspannungsverlust geht mit einem Abfall des Anziehdrehmoments der Spannbandverschraubung einher und begünstigt eine Undichte in den ge nannten kritischen Bereichen. Daher kommt es vor, daß nach der Montage des Membran-Bremszylinders beispielsweise die qualifizierende Dichtheitsprüfung bestanden wird, und, nach einer gewissen Ruhezeit, dennoch eine Undichte auftritt, ohne daß andere Prüfbedingungen zugrunde gelegt werden.Further has been shown that the because of Function required elastomeric materials for the membranes the property exhibit, on constant mechanical stress with flow processes in the Material to react. These flow processes can take place over a longer period of time and essentially only end when there is a permanent tension equilibrium has set. In the case of a diaphragm actuator that does especially by a loss of applied during the device assembly bias the Membranwulstes noticeable. This bias loss goes with a Waste of tightening torque of Spannbandverschraubung accompanied and favored a leak in the mentioned critical areas. Hence comes it's after that the assembly of the diaphragm brake cylinder For example, the qualifying leak test is passed, and, after a certain period of rest, yet a leak occurs without others test conditions be based on.

Die hiergegen bislang erwogenen Gegenmaßnahmen wie beispielsweise das Nachziehen der Spannbandverschraubung nach einer Ruhezeit oder das Einsetzen eines radialen Stützelements in die Öffnung des Spannbandschlosses haben sich jedoch nicht durchgesetzt, da sie einen erheblichen Mehraufwand an Material bzw. Fertigungszeit erfordern, ohne daß damit das genannte Problem sicher beseitigt worden wäre. Auch die Anhebung der Vorspannkraft der Spannband-Verschraubung bedingt einen Mehraufwand in Form größerer Materialquerschnitte von Schraube und Spannband, da anderenfalls unzulässige Verformungen die Folge wären.However, the countermeasures contemplated so far, such as tightening the Spannbandverschraubung after a rest period or the onset of a radial support member in the opening of the strap castle have yet not enforced, since they require a considerable amount of additional material or production time, without that the problem would have been safely eliminated. Also, the increase in the biasing force of the clamping band gland causes an additional effort in the form of larger material cross-sections of screw and strap, otherwise unacceptable deformations would be the result.

Ferner ist aus der DE 198 30 154 A1 noch ein kombinierter Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder bekannt geworden, bei dem anstelle eines Spannbandes ein zweiteiliger, umfangsseitig angeordneter Zwischenflansch als Verbindungseinrichtung für die Komponenten verwendet wird. Hier liegt jedoch ebenfalls im Bereich der Verschraubungsstellen ein Spalt vor, an dem der Membranwulst nicht umfangsseitig ahgestützt ist und somit während der Verspannung Material austreten kann. Die oben erläuterten Probleme sind daher auch bei dieser Bauweise gegeben.Furthermore, from the DE 198 30 154 A1 nor a combined service brake and spring brake cylinder has become known in which instead of a tension band, a two-part, circumferentially arranged intermediate flange is used as a connection device for the components. Here, however, there is also a gap in the area of the screw joints, where the membrane bead is not supported on the circumference and thus material can escape during the tensioning. The above-mentioned problems are therefore also given in this construction.

Ferner ist aus der DE 16 05 276 A ein Druckmittelbremszylinder bekannt bei dem eine Membran zwischen einem Druckring und einer inneren Wandung des Zylinderteils angeordnet ist. Zwar übergreifen sich das druckabgewandte Gehäuseteil und das druckseitige Gehäuseteil teilweise, die Membran ist jedoch zwischen den Gehäuseteilen im Wesentlichen druckfrei geführt, sodass die Ausgestaltung der Gehäuseteile keine technischen Vorteile mit sich bringt.Furthermore, from the DE 16 05 276 A a pressure medium brake cylinder is known in which a membrane between a pressure ring and an inner wall of the cylinder part is arranged. Although the pressure-facing housing part and the pressure-side housing part overlap partially, the membrane is guided substantially pressure-free between the housing parts, so that the design of the housing parts brings no technical advantages.

Aus der DE 16 30 606 A ist eine weitere Druckluftbremse bekannt, die zwei aneinander festgelegte Gehäuseteile aufweist, an denen eine Membran festgelegt ist. Das druckab gewandte Gehäuseteil und der druckseitige Gehäuseteil übergreifen sich teilweise, wobei auch hier die Membran mit einem Spiel zwischen den axial verlaufenden Wandabschnitten angeordnet ist, sodass eine Abdichtung durch die Membran in diesem Bereich nicht möglich ist.From the DE 16 30 606 A Another compressed air brake is known which has two mutually fixed housing parts, on which a membrane is fixed. The druckab-turned housing part and the pressure-side housing part partially overlap, whereby here the membrane is arranged with a clearance between the axially extending wall sections, so that a seal through the membrane in this area is not possible.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Dichtigkeitsprobleme in der Einspannzone der Membran bei einem gattungsgemäßen Membran-Bremszylinder zu beseitigen.It is therefore an object of the present invention, the leakage problems in the clamping zone of the membrane in a generic diaphragm brake cylinder to eliminate.

Diese Aufgabe wird durch einen Membran-Bremszylinder mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. So ist insbesondere vorgesehen, daß sich der druckabgewandte Gehäuseteil und der druckseitige Gehäuseteil teilweise axial übergreifen und daß ein Dichtabschnitt der Membran vom Rand beabstandet und im axial übergreifenden Bereich der Gehäuseteile angeordnet ist.These Task is by a diaphragm brake cylinder with the features of claim 1 solved. It is thus provided in particular that the pressure-averted housing part and the pressure-side housing part partially overlap axially and the existence Sealing portion of the membrane from the edge spaced and in the axially overlapping Area of the housing parts is arranged.

Damit wird erstmals ein Membran-Bremszylinder bereitgestellt, bei dem die Dichtstelle, an der die Gehäuseteile des Bremszylinders gegeneinander abgedichtet sind, von der Einspannstelle des Membranrandes weg an einen anderen Ort verlegt ist. Hierdurch lassen sich örtlich undefinierte Verhältnisse für die Einspannung und die Dichtpressung der Membran beseitigen, so daß klar vorbestimmte und prozeßsicher reproduzierbare Fertigungs- bzw. Montagebedingungen geschaffen sind.In order to For the first time a diaphragm brake cylinder is provided in which the sealing point on which the housing parts of the brake cylinder are sealed against each other, from the clamping point the membrane edge is moved away to another location. hereby can be locally undefined relationships for the Clamp and eliminate the sealing pressure of the membrane, so that clearly predetermined and process-safe reproducible manufacturing or assembly conditions are created.

Durch die funktionelle Entkopplung bzw. räumliche Trennung des Dichtbereiches der Membran von ihrem Befestigungsbereich, der weiterhin am Rand liegt, wird die Dichtheit der Anordnung insbesondere nicht weiter durch die Einspannbedingungen im Befestigungsbereich beeinflußt. Dies reduziert nicht nur die Anfälligkeit des Dichtsystems gegenüber Montagefehlern und Fertigungstoleranzen, sondern ermöglicht auch andere konstruktive Lösungen für die Verbindung der Gehäuseteile und die Befestigung der Membrane wie beispielsweise ein Verbördeln etc., was die Fertigung erleichtert.By the functional decoupling or spatial separation of the sealing area the membrane of its attachment area, which continues at the edge in particular, the tightness of the arrangement is not further influenced by the clamping conditions in the mounting area. This not only reduces susceptibility the sealing system opposite Assembly errors and manufacturing tolerances, but also allows other constructive solutions for the connection the housing parts and the attachment of the membrane such as flanging etc., which makes the production easier.

Insbesondere ergibt sich hieraus der Vorteil, daß die Verpressung der Membran am Dichtabschnitt durch dessen Lage im axial übergreifenden Bereich der Gehäuseteile nur durch die Maße der Gehäuseteile bzw. der Membran bestimmt wird. Die hierfür vorgegebene Spaltbreite kann dabei konstruktiv sehr genau eingegrenzt werden, zumal die beiden Gehäuseteile in diesen Bereichen mit geometrisch einfachen Formen ausgebildet werden können. Insbesondere wird damit die Dichtheit des Bremszylinders vom Montageeinflüssen wie einer Dezentrierung der Membran oder einem zu hohen oder zu niedrigen Anziehdrehmoment der Spannbandverschraubung etc. unabhängig.Especially this results in the advantage that the compression of the membrane at the sealing portion by its location in the axially overlapping region of the housing parts only by the dimensions the housing parts or the membrane is determined. The given gap width can are structurally very precisely limited, especially the two housing parts formed in these areas with geometrically simple shapes can be. In particular, so that the tightness of the brake cylinder from mounting influences such a decentering of the membrane or too high or too low Tightening torque of the clamping band, etc. independent.

Von weiterem Vorteil ist es, daß die axiale Überdeckung der Gehäuseteile im Bereich der erfindungsgemäßen Dichtzone eine vereinfachte Montage zuläßt, da die Membran bei dem – in der Regel manuellen – Montagevorgang auf den axialen Wandungsabschnitt des einen Gehäuseteiles aufgesetzt und durch diesen zwangsläufig zentriert wird. Damit entfallen separate Zentriervorrichtungen und zusätzliche Schritte für die Zentrierung der Membran im Montageprozeß.From Another advantage is that the axial overlap the housing parts in the region of the sealing zone according to the invention allows a simplified installation, since the Membrane in the - in usually manual - assembly process placed on the axial wall portion of a housing part and through this inevitably is centered. This eliminates separate centering and additional Steps for the centering of the membrane in the assembly process.

Der erfindungsgemäße Membran-Bremszylinder zeichnet sich daher durch eine einfache Bauweise und einen geringen Montageaufwand bei hoher Zuverlässigkeit insbesondere hinsichtlich der Dichtigkeit aus.Of the inventive diaphragm brake cylinder is characterized by a simple design and a low Assembly effort with high reliability especially with regard to the tightness.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.advantageous Developments of the invention will become apparent from the features of Dependent claims.

So ist es beispielsweise möglich, daß sich die Gehäuseteile in einem Zylinderabschnitt übergreifen. Dadurch ist es mit geringem fertigungstechnischen Aufwand möglich, beispielsweise das druckseitige Gehäuseteil mit einer zylinderförmigen, sich axial erstreckenden Verlängerung auszubilden, die eine Gegenfläche zur Abdichtung der zwischen diesem Verlängerungsabschnitt und einem zugeordneten zylinderförmigen Bereich am druckabgewandten Gehäuseteil verlaufendem Membran bildet. Hiermit läßt sich insbesondere auch die sich bei der Montage einstellende Spaltbreite zwischen den beiden Gehäuseteilen sehr exakt vorbestimmen, wodurch die Abdichtung der beiden Gehäuseteile gegeneinander mit großer Zuverlässigkeit und sehr geringen Abweichungen hergestellt werden kann. Die in der Dichtzone vorliegenden, geometrisch einfachen zylindrischen Formen der beiden Gehäuseteile gestatten dabei eine hohe Prozeßsicherheit im Fertigungsablauf der Bauteile. Dies erleichtert es, die angestrebte Dichtheit der Anordnung sicherzustellen.So it is possible, for example, that engage over the housing parts in a cylinder section. This makes it possible with little manufacturing effort, for example, the pressure-side housing part with a cylindrical, axially extending extension form, which forms a counter surface for sealing the running between this extension portion and an associated cylindrical portion on the pressure-facing housing part membrane. In this way, in particular, the gap width between the two housing parts which is set during assembly can also be determined very precisely, so that the sealing of the two housing parts can be produced with great reliability and very small deviations from one another. The present in the sealing zone, geometrically simple cylindrical shapes of the two housing parts allow a high process reliability in the production process of the components. This makes it easier to ensure the desired tightness of the arrangement.

Alternativ ist es auch möglich, daß sich die Gehäuseteile in einem Kegelabschnitt übergreifen. Dann kann der Dichtabschnitt der Membran nicht nur radial sondern auch axial zwischen den Gehäuseteilen eingeklemmt werden, wodurch sich eine noch bessere Dichtwirkung herstellen läßt. Da beide Gehäuseteile in einer derartigen Ausgestaltung im axial übergreifenden Bereich kegelförmig ausgebildet sind, erleichtert sich zudem die Montage, da sich die Zentrierung der Gehäuseteile noch zuverlässiger von selbst einstellt.alternative it is also possible that yourself the housing parts overlap in a cone section. Then For example, the sealing portion of the diaphragm may not only be radial but also axially between the housing parts be trapped, resulting in an even better sealing effect can be produced. Both housing parts are conically formed in such an embodiment in the axially overlapping region, facilitates the assembly, since the centering of housing parts even more reliable set by itself.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn am Dichtabschnitt innen und/oder außen an der Membran ein umlaufender Wulst ausgebildet ist. Die tatsächlich wirksame Dichtstelle läßt sich hierdurch noch exakter definieren, da sich die Verpressung im wesentlichen auf den Wulst beschränkt. Dadurch erhöht sich die Zuverlässigkeit der Abdichtung weiter. Zudem kann ein derartiger umlaufender Dichtwulst kostengünstig direkt in den Elastomerwerkstoff der Membran eingeformt werden, was die Herstellung erleichtert. Dabei erlaubt ein derartiger Dichtwulst aufgrund seiner besser vorbestimmbaren und größeren Verformbarkeit gegenüber dem eigentlichen Werkstoff der Membran größere Toleranzabweichungen der Gehäuseteile, ohne daß hierdurch die Abdichtwirkung wesentlich beeinflußt wäre.From Another advantage is when the sealing section inside and / or outside of the Membrane a circumferential bead is formed. The actually effective Sealing point can be Hereby define even more precisely, since the compression substantially on limited the bead. This increases reliability the seal continues. In addition, such a circumferential sealing bead inexpensive directly be formed in the elastomeric material of the membrane, which the Making easier. This allows such a sealing bead due to its more predictable and greater deformability over the actual material of the membrane greater tolerance deviations of Housing parts, without that thereby the sealing effect would be significantly affected.

Dadurch, daß am druckseitigen Gehäuseteil und/oder am druchabgewandten Gehäuseteil im Bereich des Dichtabschnitts ein umlaufender Wulst ausgebildet ist, kann auch hier eine eindeutige Dichtstelle festgelegt werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Anordnung weiter verbessern läßt.Thereby, that am pressure-side housing part and / or on druchabgewandten housing part formed in the region of the sealing portion a circumferential bead a unique sealing point can also be defined here, which increases the reliability the arrangement can be further improved.

Wenn der druckabgewandte Gehäuseteil den druckseitigen Gehäuseteil außenseitig umgreift, läßt sich eine Anordnung erzielen, bei der der zwischen den Gehäuseteilen vorliegende Abschnitt der Membran nicht an den Arbeitsbewegungen der Membran teilnimmt, wodurch sich dieser Bereich besonders als Element einer statischen Abdichtung der Gehäuseteile eignet. Ferner läßt sich bei dieser Ausgestaltungsweise das Totvolumen des Druckraumes gegenüber den gebräuchlichen Bauformen reduzieren, da ein Teil des druckseitigen Gehäuseteiles in den balgförmigen Bereich der Membran hineinragt. Dies ist von Vorteil für den Luftverbrauch und die Ansprechzeit der Bremsanlage. Insbesondere läßt sich damit auch die Regelgüte bei ABS- oder ASR-Eingriffen verbessern.If the pressure-facing housing part the pressure-side housing part externally embraces, lets itself achieve an arrangement in which the between the housing parts present section of the membrane does not interfere with the working movements the membrane participates, making this area especially as Element of a static seal of the housing parts is suitable. Furthermore, can be in this embodiment, the dead volume of the pressure chamber over the common Reduce designs as part of the pressure-side housing part in the bellows Projecting area of the membrane. This is beneficial for air consumption and the response time of the brake system. In particular, it can be so also the control quality improve on ABS or ASR interventions.

Der Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigt:Of the Invention will be described below in embodiments with reference to FIG Figures of the drawing explained. It shows:

1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Betriebsbremszylinder; 1 an inventively designed service brake cylinder;

2 die Membran eines Betriebsbremszylinders gemäß 1; 2 the diaphragm of a service brake cylinder according to 1 ;

3 einen erfindungsgemäßen kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder in einer ersten Ausführungsform; 3 a combined service brake and spring brake cylinder according to the invention in a first embodiment;

4 einen kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder in einer zweiten Ausführungsform; 4 a combined service brake and spring brake cylinder in a second embodiment;

5 eine weitere Ausgestaltungsweise einer Membran für einen erfindungsgemäßen Bremszylinder; und 5 a further embodiment of a membrane for a brake cylinder according to the invention; and

6 ein Detail aus einer abgewandelten Ausführungsform von zwei Gehäuseteilen, wobei die Membran in der Darstellung weggelassen ist. 6 a detail of a modified embodiment of two housing parts, wherein the membrane is omitted in the illustration.

1 zeigt einen Membran-Bremszylinder, der hier als Betriebsbremszylinder 1 ausgebildet ist. Dieser weist ein druckabgewandtes Gehäuseteil 2 und ein druckseitiges Gehäuseteil 3 auf zwischen denen eine Membran 4 angeordnet ist. Ein Randwulst 41 der Membran 4 ist hierbei konisch sich nach außen erweiternd ausgebildet und zwischen zwei komplementär ausgebildeten Rändern 21 bzw. 31 der Gehäuseteile 2 bzw. 3 an deren Stoßfuge eingeklemmt. Hierzu umgreift ein Spannband 5 die Ränder 21 und 31 bzw. den Randwulst 41 umfangsseitig. Das Spannband 5 ist dabei so ausgebildet, daß es in bekannter Weise mit konischen Flächen an den Rändern 21 und 31 der Gehäuseteile 2 und 3 derart zusammenwirkt, daß bei einem zunehmenden Spannen des Spannbandes 5 eine sich verstärkende Klemmwirkung auf den Randwulst 41 der Membran 4 aufgebracht wird. Ferner weist das Spannband 5 ein Schloß 51 auf an dem Enden des Spannbandes mittels Schraube und Mutter angezogen werden. 1 shows a diaphragm brake cylinder, here as a service brake cylinder 1 is trained. This has a pressure-facing housing part 2 and a pressure-side housing part 3 on between which a membrane 4 is arranged. An edge bead 41 the membrane 4 is here conically widening outward and formed between two complementary edges 21 respectively. 31 the housing parts 2 respectively. 3 clamped at the butt joint. For this purpose, a strap surrounds 5 the edges 21 and 31 or the edge bead 41 periphery. The strap 5 is designed so that it in a known manner with conical surfaces at the edges 21 and 31 the housing parts 2 and 3 cooperates such that at an increasing tensioning of the clamping band 5 a reinforcing clamping action on the edge bead 41 the membrane 4 is applied. Furthermore, the strap has 5 one Lock 51 be tightened on at the ends of the strap by means of screw and nut.

Die Membran 4 unterteilt den Innenraum des Betriebsbremszylinders 1 in einen Druckraum 11 und einen Kolbenraum 12. Im Kolbenraum 12 ist ferner ein Kolben 6 axial verschiebbar angeordnet, der mittels einer Federeinrichtung 7 in Richtung zum druckseitigen Gehäuseteil 3 vorgespannt ist, wie dies in 1 gezeigt ist.The membrane 4 divides the interior of the service brake cylinder 1 in a pressure room 11 and a piston chamber 12 , In the piston chamber 12 is also a piston 6 arranged axially displaceable, by means of a spring device 7 in the direction of the pressure-side housing part 3 is biased, as in 1 is shown.

Zur Betätigung des Betriebsbremszylinders 1 wird über eine hier nicht dargestellte Zuführeinrichtung Druckluft in den Druckraum 11 eingeführt. Über die Membran 4 wird dann die pneumatische Druckkraft auf den Kolben 6 übertragen so daß sich dieser entgegen der Vorspannung der Federeinrichtung 7 und entsprechend der Volumenvergrößerung im Druckraum 11 weg von der Rückwand des druckseitigen Gehäuseteiles 3 bewegt.For actuating the service brake cylinder 1 is compressed air in the pressure chamber via a feed device, not shown here 11 introduced. About the membrane 4 then the pneumatic pressure force on the piston 6 transferred so that this against the bias of the spring device 7 and according to the increase in volume in the pressure chamber 11 away from the rear wall of the pressure-side housing part 3 emotional.

Der druckseitige Gehäuseteil 3 ist hierbei so ausgebildet, daß er sich im Anschluß an den Rand 31 axial in Richtung zum druckabgewandten Gehäuseteil 2 erstreckt und in diesen hineinragt. Ein somit ausgebildeter Zylinderbereich 32 des druckseitigen Gehäuseteils 3 ragt hierbei ein vorbestimmtes Maß in den druckabgewandten Gehäuseteil 2 hinein, so daß sich die beiden Gehäuseteile axial überlappen. Zwischen dem Zylinderbereich 32 des druckseitigen Gehäuseteiles 3 und einem Zylinderbereich 22 des druckabgewandten Gehäuseteiles 2 ist ein Dichtabschnitt 42 der Membran 4 derart eingeklemmt, daß die Membran 4 an dieser Stelle radial verpresst wird. Der Dichtabschnitt 42 liegt somit räumlich beanstandet vom Randwulst 41 vor und wirkt funktionell unabhängig davon, ob am Randwulst eine ausreichende Vorspannung vorliegt oder nicht.The pressure-side housing part 3 is here designed so that he is following the edge 31 axially in the direction of the pressure-averted housing part 2 extends and protrudes into this. A thus formed cylinder area 32 the pressure-side housing part 3 in this case protrudes a predetermined degree in the pressure-facing housing part 2 into it, so that the two housing parts overlap axially. Between the cylinder area 32 the pressure-side housing part 3 and a cylinder area 22 the pressure-facing housing part 2 is a sealing section 42 the membrane 4 clamped so that the membrane 4 is pressed radially at this point. The sealing section 42 is spatially objectionable from the edge bead 41 before and works functionally regardless of whether the edge bead is a sufficient bias or not.

Die in 2 als Einzelteil gezeigte Membran 4 ist dabei in einer Form ausgebildet, die einer Rollmembran ähnelt und sich von den bislang gebräuchlichen Topf- oder Tellerformen für Membrane unterscheidet. Diese neue Gestaltung zeigt als wesentliches Merkmal den sich in den druckabgewandten Gehäuseteil 2 erstreckenden balgförmigen Bereich, der am Zylinderbereich 22 des druckabgewandten Gehäuseteils 2 anliegt und nicht an den Arbeitsbewegungen der Membran 4 teilnimmt. Dieser als Dichtabschnitt 42 dienende Bereich eignet sich daher als Element zur statischen Abdichtung der Gehäuseteile 2 und 3. Hierbei ist die Spaltbreite zwischen den Zylinderbereichen 22 und 32 derart gewählt, daß der Dichtabschnitt 42 der Membran 4 im Zuge der Montage unter radialer Verpressung aufgenommen wird. Die Größe dieser radialen Verpressung und der beaufschlagten Fläche geben vor, welche Druckwerte in der Druckkammer 11 aufgenommen werden können.In the 2 as a part shown membrane 4 is designed in a form that resembles a rolling membrane and differs from the previously used pot or plate shapes for membrane. This new design shows as an essential feature in the pressure-facing housing part 2 extending bellows-shaped area, the cylinder area 22 the pressure-facing housing part 2 is present and not to the working movements of the membrane 4 participates. This as a sealing section 42 serving area is therefore suitable as an element for static sealing of the housing parts 2 and 3 , Here, the gap width between the cylinder areas 22 and 32 chosen such that the sealing portion 42 the membrane 4 is absorbed in the course of assembly under radial compression. The size of this radial compression and the applied surface specify which pressure values in the pressure chamber 11 can be included.

3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsweise des erfindungsgemäßen Membran-Bremszylinders. Dieser ist hier als ein kombinierter Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder 100 ausgebildet, wobei ein Federspeicherbremszylinder 108 nur teilweise angedeutet ist. Von der in 1 gezeigten Bauweise unterscheidet sich dieser Kombizylinder 100 im wesentlichen dadurch, daß ein Betriebsbremszylinder 101 als Gehäuseteile ein druckabgewandtes Gehäuseteil 102 und einen druckseitigen Zwischenflansch 103 aufweist. Der Zwischenflansch 103 dient in bekannter Weise als Verhindungseinrichtung zwischen dem Betriebsbremszylinder 101 und dem Federspeicherbremszylinder 108. 3 shows a further embodiment of the membrane brake cylinder according to the invention. This is here as a combined service brake and spring brake cylinder 100 formed, wherein a spring brake cylinder 108 only partially indicated. From the in 1 As shown, this combination cylinder differs 100 essentially in that a service brake cylinder 101 as housing parts a pressure-averted housing part 102 and a pressure-side intermediate flange 103 having. The intermediate flange 103 serves in a known manner as a Verhindungseinrichtung between the service brake cylinder 101 and the spring brake cylinder 108 ,

In analoger Weise zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist hier der druckseitige Zwischenflansch 103 mit einem Zylinderbereich 132 ausgebildet, der in axialer Richtung ein vorbestimmtes Maß in den druckabgewandten Gehäuseteil 102 hineinragt. Eine Membran 104, die im wesentlichen identisch ist mit der Membran 4 in der ersten Ausführungsform, ist dabei in analoger Weise radial zwischen dem Zylinderhereich 132 und einem Zylinderbereich 122 des druckabgewandten Gehäuseteils 102 eingeklemmt.Analogously to the in 1 The embodiment shown here is the pressure-side intermediate flange 103 with a cylinder area 132 formed, in the axial direction a predetermined degree in the pressure-facing housing part 102 protrudes. A membrane 104 which is substantially identical to the membrane 4 in the first embodiment, is in an analogous manner radially between the cylinder area 132 and a cylinder area 122 the pressure-facing housing part 102 trapped.

4 zeigt noch eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membran-Bremszylinders. Der hier dargestellte kombinierte Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder 200 weist einen Betriebsbremszylinder 201 mit einem druckabgewandten Gehäuseteil 202 sowie einem druckseitigen Zwischenflansch 203 auf, zwischen denen eine Membran 204 angeordnet ist. Über den druckseitigen Zwischenflansch 203 ist ferner ein Federspeicherbremszylinder 208 angekoppelt. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsformen ist hier kein Spannband zur Fixierung der Elemente vorgesehen, sondern ein Gehäuseabschnitt 281 des Federspeicherbremszylinders 208 greift axial über einen randseitigen Gehäuseabschnitt 221 des druckabgewandten Gehäuseteils 202 hinweg und fixiert mittels einer Abbördelung den Federspeicherbremszylinder 208, den Zwischenflansch 203 und den Betriebsbremszylinder 201 aneinander. 4 shows yet a modified embodiment of the diaphragm brake cylinder according to the invention. The combined service brake and spring brake cylinder shown here 200 has a service brake cylinder 201 with a pressure-averted housing part 202 and a pressure-side intermediate flange 203 on, between which a membrane 204 is arranged. Via the pressure-side intermediate flange 203 is also a spring brake cylinder 208 coupled. In contrast to the previous embodiments, no strap for fixing the elements is provided here, but a housing section 281 of the spring brake cylinder 208 engages axially over a peripheral housing section 221 the pressure-facing housing part 202 away and fixed by means of a crimping the spring brake cylinder 208 , the intermediate flange 203 and the service brake cylinder 201 together.

Wie in der 4 gezeigt ist, ist ein Randwulst 241 der Membran 204 axial zwischen eine Stufenabschnitt 223 des druckabgewandten Gehäuseteils 202 und einem Eckbereich 233 des Zwischenflansches 203 eingeklemmt. Ein Dichtabschnitt 242 ist zwischen Zylinderbereichen 222 bzw. 232 radial eingeklemmt und weist beidseitig jeweils einen umlaufenden Wulst 243 und 244 auf, welche jeweils eine definierte Andruckstelle gegenüber den Zylinderbereichen 222 und 232 herstellen.Like in the 4 is shown is a marginal ridge 241 the membrane 204 axially between a step section 223 the pressure-facing housing part 202 and a corner area 233 of the intermediate flange 203 trapped. A sealing section 242 is between cylinder areas 222 respectively. 232 radially clamped and has on both sides in each case a circumferential bead 243 and 244 on, which in each case a defined contact point against the cylinder areas 222 and 232 produce.

In 5 ist eine etwas abgewandelte Ausführungsform einer Membran 304 dargestellt. Diese weist ebenfalls am Dichtabschnitt 342 beidseitig Randwulste 343 und 344 auf. Im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Ausführungsform ist jedoch ein konischer Randwulst 341 ausgebildet, der beispielsweise für eine Bauweise mit einem Spannband vorgesehen ist.In 5 is a slightly modified embodiment of a membrane 304 shown. This also has the sealing section 342 both sides edge beads 343 and 344 on. Unlike the in 4 However, the embodiment shown is a conical edge bead 341 formed, which is provided for example for a construction with a tension band.

In 6 ist ein Detail aus einer Ausführungsform gezeigt, in der ein druckseitiger Zwischenflansch 403 mit einem umlaufenden Wulst 434 an der Dichtstelle ausgebildet ist. Die hier nicht dargestellte Membran wird durch den Wulst 434 ringförmig gegen einen Zylinderbereich 422 eines druckabgewandten Gehäuseteils 402 gedrückt, so daß eine genau definierte Abdichtstelle erzielbar ist.In 6 is shown a detail of an embodiment in which a pressure-side intermediate flange 403 with a circumferential bead 434 is formed at the sealing point. The membrane, not shown here is through the bead 434 annular against a cylinder area 422 a pressure-facing housing part 402 pressed, so that a well-defined sealing point can be achieved.

Die Erfindung läßt neben den hier gezeigten Ausführungsformen weitere Gestaltungsansätze zu.The Invention leaves beside the embodiments shown here further design approaches to.

So können die Gehäuseteile 2 bzw. 3 etc. im Bereich des Dichtabschnitts auch kegelförmig anstelle zylindrisch ausgebildet sein. Die dazwischen eingeklemmte Membran wird dann nicht nur in radialer Richtung sondern auch mit einer Kraftkomponente in axialer Richtung beaufschlagt, wobei sich durch die kegelförmige Ausgestaltung automatisch eine Zentrierung der Gehäuseteile zueinander einstellt. Abweichend hiervon ist es auch möglich, die Dichtzone aus sphärischen oder anders geformten Gehäuseabschnitten auszubilden, oder unterschiedlich ausgeformte Bereiche an den Gehäuseteilen zusammenwirken zu lassen, um die Membran am Dichtabschnitt zuverlässig einzuklemmen, wobei der Dichtabschnitt weiterhin beabstandet von der Einspannstelle des Membranrandes an den Stoßfugen der Gehäuseteile ist.So can the housing parts 2 respectively. 3 etc. in the region of the sealing portion also be cone-shaped instead of cylindrical. The diaphragm clamped in between is then acted upon not only in the radial direction but also with a force component in the axial direction, whereby the conical design automatically adjusts the centering of the housing parts to one another. Deviating from this, it is also possible to form the sealing zone of spherical or differently shaped housing sections, or to cooperate differently shaped areas on the housing parts to reliably clamp the membrane on the sealing portion, wherein the sealing portion further spaced from the clamping point of the membrane edge at the butt joints Housing parts is.

Die Membran kann auch einseitig mit einem umlaufenden Wulst ausgebildet sein. Ferner kann auch am druckabgewandten Gehäuseteil ein umlaufender Wulst vorgesehen sein. Anstelle eines einzelnen Wulstes können am Dichtabschnitt auch mehrere Wulste oder andere Dichtelemente wie Rippen, Lippen, etc. ausgebildet sein.The Membrane can also be formed on one side with a circumferential bead be. Furthermore, also on the pressure-remote housing part, a circumferential bead be provided. Instead of a single bead on the Sealing section also several beads or other sealing elements such as Ridges, lips, etc. be formed.

In der Regel reicht eine linienförmige Dichtstelle, wie sie durch einen Wulst hergestellt wird, aus, um eine ausreichende Dichtheit herzustellen. In besonderen Fällen kann jedoch auch wie in den Ausführungsformen gemäß der 1 und 3 ein größerer Abschnitt der Membran zu diesem Zweck herangezogen werden. Das Ausmaß um welches sich die beiden Gehäuseteile axial übergreifen, bestimmt sich daher nach den jeweiligen Anforderungen, damit der Dichtabschnitt ausreichend groß gestaltet werden kann.As a rule, a line-shaped sealing point, as produced by a bead, is sufficient to produce sufficient tightness. In special cases, however, as in the embodiments according to the 1 and 3 a larger portion of the membrane can be used for this purpose. The extent to which overlap the two housing parts axially, therefore, determined according to the respective requirements, so that the sealing portion can be made sufficiently large.

Sofern der Federspeicherbremszylinder ebenfalls als Membran-Bremszylinder ausgebildet ist, kann die Abdichtung der Räume im Federspeicherbremszylinder in analoger Weise erfolgen. Grundsätzlich sind die aufgezeigten Lösungen auch für andere Membranaktuatortypen einsetzbar.Provided the spring brake cylinder also as a diaphragm brake cylinder is formed, the sealing of the spaces in the spring brake cylinder done in an analogous manner. Basically, the indicated solutions also for other membrane actuator types can be used.

Schließlich ist auch eine Anordnung des Dichtabschnitts auf die Seite des druckseitigen Gehäuseteiles möglich. Dies hätte jedoch den Nachteil daß der axial angesetzte Wandungsabschnitt, der sich dann am druckabgewandten Gehäuseteil befinden würde, der Wirkrichtung der abrollenden Membrane entgegengerichtet ist. Dies würde bedeuten, daß die Membran die unter Betriebsdruck in der Wandung wirkenden Zugkräfte über die Stirnfläche des Wandungsabschnitts leiten muß. Hiermit ist eine erhebliche Verformung der Membranwandung unter hoher Kraft verbunden, die eine deutliche Reduzierung der Lebensdauer dieses Bauteiles nach sich ziehen kann. Daher wird die in den Figuren gezeigte Bauweise bevorzugt.Finally is Also, an arrangement of the sealing portion on the side of the pressure side housing part possible. This would have However, the disadvantage that the axially set wall section, which then at the pressure-remote housing part would be the direction of action of the rolling membrane is directed opposite. This would mean that the Membrane acting under operating pressure in the wall tensile forces on the face of the Wandababschnitts must. This is a significant Deformation of the membrane wall associated with high force, the one Significant reduction in the life of this component entail can. Therefore, the construction shown in the figures is preferable.

1, 101, 2011, 101, 201: Betriebsbremszylinder Service brake cylinder
2, 102, 202, 4022, 102, 202, 402: Druckabgewandter Gehäuseteilpressure is remote housing part
33: Druckseitiger Gehäuseteilpressure side housing part
4, 104, 204, 3044, 104, 204, 304: Membranmembrane
55: Spannbandstrap
66: Kolbenpiston
77: Federeinrichtungspring means
1111: Druckraumpressure chamber
1212: Kolbenraumpiston chamber
2121: Randedge
22, 122, 222, 42222 122, 222, 422: Zylinderbereichcylinder area
3131: Randedge
32, 132, 23232 132, 232: Zylinderbereichcylinder area
41, 241, 34141 241, 341: Randwulstbead
42, 242, 34242 242, 342: Dichtabschnittsealing portion
5151: SchloßLock
100, 200100 200: KombizylinderSpring Brake
103, 203, 403103 203, 403: Druckseitiger Zwischenflanschpressure side Wafer
108, 208108 208: FederspeicherbremszylinderSpring brake cylinder
221221: Randseitiger GehäuseabschnittRand Mutual housing section
223223: Stufenabschnittstep portion
233233: Eckbereichcorner
243, 244, 343, 344243 244, 343, 344: Wulstbead
281281: Gehäuseabschnitthousing section
434434: Wulstbead

Claims

Diaphragm brake cylinder ( 1 ; 100 ; 200 ) for motor vehicles with a pressure-side housing part ( 3 ; 103 ; 203 ; 403 ) and a pressure-averted housing part ( 2 ; 102 ; 202 ; 402 ) and a membrane ( 4 ; 104 ; 204 ; 304 ), which divides the interior of the brake cylinder in two mutually sealed spaces, wherein a peripheral edge ( 41 ; 241 ; 341 ) of the membrane between the pressure-side and the pressure-facing housing part is clamped, characterized in that the pressure-facing housing part ( 2 ; 102 ; 202 ; 402 ) and the pressure-side housing part ( 3 ; 103 ; 203 ; 403 ) partially axially overlap, and that a sealing portion ( 42 ; 242 ; 342 ) of the membrane ( 4 ; 104 ; 204 ; 304 ) from the edge ( 41 ; 241 ; 341 ) spaced and arranged in the axially overlapping region of the housing parts.

Brake cylinder according to claim 1, characterized in that the housing parts in a cylinder section ( 22 . 32 ; 122 . 132 ; 222 . 232 ; 422 ).

Brake cylinder according to claim 1, characterized that yourself the housing parts overlap in a cone section.

Brake cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the sealing section ( 242 ; 342 ) inside and / or outside of the membrane ( 204 ; 304 ) a circumferential bead ( 243 . 244 ; 343 . 344 ) is trained.

Brake cylinder according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the pressure-side housing part ( 403 ) and / or on the pressure-remote housing part in the region of the sealing portion a circumferential bead ( 434 ) is trained.

Brake cylinder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure-facing housing part ( 2 ; 102 ; 202 ; 402 ) the pressure-side housing part ( 3 ; 103 ; 203 ; 403 ) overlaps on the outside.